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投影機鏡頭對于光學鏡頭設計幫助

2017-03-25 13:49 瀏覽:60    評論:0       
核心摘要:有理由相信多數業界人士及消費者對投影機產品的光學鏡頭都會感到陌生,因為產品相對而言還不夠普及,而且當你看到實物時,會很自然地產生一個疑問,那就是投影機的鏡頭與一般的數碼相機的鏡頭是不是一樣的,或者是有什么聯系與區別?

 

從原理上來說,數碼相機、投影機的鏡頭都是光學鏡頭,都是利用了光的折射原理,都用到了透光鏡,它們的本質其實是相同的,這是它們二者作為一種最基本的光學器件意義上的相似點。但由于投影機與相機之間的應用性質不同以及所要取得的效果也不同,因此它們各自會在具體的細節設計與功能上表現出不同之處:

第一個區別是有無光圈這個器件:對于數碼相機來說,由于感光器件(CCD或者CMOS)的感光范圍是非常狹窄的,所以對于這些設備來說,它需要一個在外界光線超過感光器件的感光范圍時控制入射光線的數量的器件,這就是光圈,它是由一組很薄的弧型金屬葉片組成的,它們被安裝在鏡頭的透鏡中間。用戶可以通過調整光圈值,可以使這些葉片均勻的開合,調整成大小不同的光孔,以控制進入鏡頭光線,以適應不同的拍攝需要。應該說只要是相機,都會具有光圈。

但目前來說絕大部分投影機沒有光圈這個控制光通量多少的器件。不過,由于近幾年來投影機技術的發展,光圈也應用在了投影機的鏡頭上了,比較典型的是剛推出不久的松下PT-AE700投影機,它使用了"動態虹膜"技術,該"動態虹膜"就是一種可隨著投影圖象亮度而擴張、收縮的光圈,它的目的是在圖象出現大面積黑暗的情況下,收縮光圈,使投射出的光線成倍減少,這樣就提高了圖象的對比度。隨著科技的進步,相信類似的光圈技術會使投影機增色不少。 

 

第二個區別是變焦比區別很大:投影機一般是定焦鏡頭,即便是變焦鏡頭的投影機,其變焦比一般也不大于2,而一般的民用級數碼相機變焦比一般都在3以上,只有極少量的數碼相機采用定焦鏡頭或變焦比小于3的鏡頭。 

第三個區別相信見過數碼相機和投影機的朋友們都知道,那就是鏡頭口徑的不同:數碼相機的鏡頭一般口徑都很小,而投影機的鏡頭口徑都很大。一方面原因的是因為投影機的芯片(LCD、DLP)一般都比較大,一般都是1.3、0.9、0.7英寸,在獲得同樣光圈時所需的鏡頭口徑就大。而數碼相機上的芯片(CCD、CMOS)一般比較小,一般都是1/4英寸,在獲得同樣光圈時所需的鏡頭口徑小(f值可以簡單理解為鏡頭焦距與光學鏡片直徑的比值)。為了獲得最小的f值(也就是最大光圈),就要盡可能的加大鏡頭口徑。這樣就導致了投影機鏡頭口徑相對于數碼相機口徑比較大。另一方面的原因是滿足數碼相機內部的芯片(CCD、CMOS)所需的光通量少(不夠的話,還可以人工補光。)而投影機在滿足人們觀看要求時需要的通光量大,并且在投影機亮度不足時是沒有辦法實施補救措施的!所以投影機在設計時就要用最大光圈(最小的光圈值)、最大的鏡頭口徑、最大的燈功率等措施來保障最低亮度值的實現,在投影機設計時,并不是對上述三項參數都取最大值,而是在價格與性能之間尋找一個最佳的平衡點。這是現在工業化生產、商人以獲取最大利潤為目的的特點所決定的。 

認識投影機的光圈f值和焦距F值

 

對于鏡頭,除了質量上的差異以外,最關鍵的參數就是光圈f值的大小,f是鏡頭的通光率。光圈f越大(f值越小),鏡頭的通光率越大。投影機鏡頭的光圈是用數值來表示的,一般從1.6-4.0,每一個鏡頭的最大光圈都用數值標在鏡頭前。在這里要向大家說明的是,鏡頭的f值在理想狀態下所能達到的值為1.0,受制造工藝、價格因素等制約,f值是永遠不能做到1.0的。

 

對于投影機來說,鏡頭是投影機光路中的最后一個環節,鏡頭做的好壞,光圈值能否做的最小,和亮度是有直接關系的,光圈的大小和f值成反比,f值越小,光圈越大。投影影象的亮度就高,對于定焦鏡頭來說,光圈值是一個恒定值,對于變焦鏡頭來說,通過f值的定義(f值可以簡單理解為鏡頭焦距與光學鏡片直徑的比值)我們可以看出,由于焦距的改變,它的數值是是在一個范圍內。比如f2.8--f3.4。投影機的光圈值是個非常重要的參數,舉個例子,同樣的機器,使用f值不同的鏡頭,其亮度的區別是非常大的!比如f2.8的投影機,就是f4的投影機亮度的二倍,是f5.6投影機亮度的四倍,是f8投影機亮度的八倍……。

 

任何兩只鏡頭,只要它們的f值相同,那么它們所傳送的光量就是完全一樣的。例如,兩只不同的鏡頭均為f/2.8,那么就會有相同的光量通過鏡頭到達銀幕。不一定投影機鏡頭大,它的f值就大,它是和鏡頭的焦距有密切關系的!有可能一支口徑小的投影機鏡頭f值比大鏡頭的f值還要小,(通光量更大)。

 

  焦距F也是用數值來表示的,通常從50-210,分為短焦、標準和長焦,還有超短和超長焦的。數值越小焦距越短,數值越大焦距越長,投影機對鏡頭焦距的要求正投一般在50-140,背投一般在35左右,焦距決定了打滿預定尺寸時投影機與影幕的距離,焦距越短,投影機與影幕的距離就越近,反之就越遠。如果要在短距離投射大畫面就需要選擇短焦鏡頭的投影機,反之則需要選擇長焦鏡頭。一般的投影機都為標準鏡頭。

 

實際使用中如何選擇合適F值的鏡頭

鏡頭的焦距決定了該鏡頭在投影機與銀幕距離一定的條件下所能形成影像的大小。那么鏡頭的焦距越短,則投影在銀幕上的影像就越大。

 

在投影機的選擇上,在一般的應用場所,在同樣的價格上,應優先挑選標準鏡頭,標準鏡頭在投射影象的色彩還原、圖象幾何畸變上是最優秀的!對于狹小的應用空間,要想大尺寸的投射影象,應該優先考慮使用短焦鏡頭,(當然,條件允許,也可考慮在標準鏡頭投影機上使用光路折射的方法獲得大尺寸投射影象的方法。)對于寬大的應用場所,在資金充裕的情況下,優先考慮長焦鏡頭,因為這樣的安裝方式,優點是很多的,首先,投影機的風機噪音在觀看者的影響得到了很好的抑制,其次在觀看者對投影機的影響(抽煙者的煙灰、就餐者的食物殘屑、熱飲蒸汽)因素中,長焦投影機的影響是最小的!這也為投影機創造了一個舒適的工作環境,便于投影機的長壽運行。

 

對于光圈值,目前沒有選擇的余地,但大家在選擇投影機的時候,通過對照不同投影機的光圈值,可以知道自己所確定的該款投影機產品的電源利用率,對于不同光圈值,但亮度一樣的投影機產品,光圈值小(光圈大)的投影機產品,其燈的功率一定要小于光圈值大的投影機產品。它的意義在于節能降耗。

 

一般情況下,高端大型投影機不同品牌一般都可以根據不同圖像尺寸的大小及相應的投影距離而更換鏡頭。根據不同需要一般可換的鏡頭為:縮短投影距離而應用的廣角鏡,為縮短背投距離而應用的背投廣角鏡,為延長投影距離而應用的長焦鏡頭。這些焦距不同的鏡頭更換非常方便,一般來說,操作人員在不需要任何工具的條件下只需1-2分鐘即可完成。 

 

目前,全球業界中,除了極少數數碼相機、投影機生產廠家自己進行投影機鏡頭的研制開發,大多數投影機生產廠家對于鏡頭部分(光學組件)采用的方法是購買鏡頭生產廠家生產的相關成品。而在鏡頭的鏡片制造中,最先進的光學玻璃加工工藝是光學玻璃透鏡模壓成型技術,它是一種高精度光學元件加工技術,是把軟化的玻璃放入高精度的模具中,在加溫加壓和無氧的條件下,一次性直接模壓成型出達到使用要求的光學零件。業界中,已經掌握這項大口徑玻璃光學零件制造技術的著名公司和廠家為數不多,目前僅有美國的柯達、康寧,日本的大原、保谷、歐林巴斯、松下公司,德國的蔡司公司和荷蘭的菲利浦公司也能進行工業化大量生產。 

(責任編輯:小編)
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